[發(fā)明專利]光纖傳感器、光纖傳感器系統(tǒng)及其檢測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310208279.1
• 申請(qǐng)日: 2023-03-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116337804A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許銀生;趙永坤;李子堅(jiān);陶海征;陸平;夏夢(mèng)玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/3577
• 分類號(hào): G01N21/3577;G02B6/02;C03B37/025
• 代理公司: 武漢智嘉聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42231
• 代理人: 張杰

1.一種光纖傳感器，其特征在于，包括微納光纖，所述微納光纖包括設(shè)置于傳感光纖中心的第一光纖部以及與所述第一光纖部的兩端連接的第二光纖部，所述第一光纖部的直徑小于所述第二光纖部的直徑；

其中，所述第一光纖部包括至少一圈呈環(huán)形的第一光纖子部。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖傳感器，其特征在于，所述第一光纖部還包括第二光纖子部，所述第二光纖子部與所述第一光纖子部的一端連接，所述第二光纖子部的兩端分別連接有所述第二光纖部；

其中，所述第二光纖子部的直徑大于或者等于所述第一光纖子部的直徑，所述第二光纖子部的直徑由所述第二光纖子部的中心位置向遠(yuǎn)離所述傳感光纖中心的兩側(cè)線性遞增。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖傳感器，其特征在于，所述第一光纖子部的直徑范圍在50μm至100μm之間，所述第二光纖子部的直徑范圍在50μm至400μm之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖傳感器，其特征在于，所述第一光纖部包括n圈所述第一光纖子部，n的取值范圍在1至4之間，所述第一光纖子部的彎曲半徑范圍在0.5mm至2mm之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖傳感器，其特征在于，所述光纖傳感器包括主體部，所述主體部包括一用于裝載待測(cè)溶液的液體池；

其中，所述第一光纖部通過(guò)粘合層固定于所述液體池的底部，所述第二光纖部通過(guò)所述粘合層固定于所述主體部的上端面。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖傳感器，其特征在于，所述微納光纖經(jīng)紅外玻璃光纖拉錐而成，所述紅外玻璃光纖的直徑范圍在150μm至1000μm之間，所述紅外玻璃光纖可傳輸紅外光的波長(zhǎng)范圍在850cm^-1至4000cm^-1之間。

7.一種光纖傳感器系統(tǒng)，其特征在于，包括光源、透鏡、MCT液氮制冷探測(cè)器、紅外光譜儀、計(jì)算機(jī)以及如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光纖傳感器。

8.一種采用如權(quán)利要求7所述的光纖傳感器系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法包括：

對(duì)所述光纖傳感器系統(tǒng)的光路進(jìn)行調(diào)整，使經(jīng)過(guò)所述透鏡聚焦的光線充分耦合進(jìn)入所述光纖傳感器中；

采集所述光纖傳感器的紅外透過(guò)光譜作為背景信號(hào)；

將待測(cè)溶液滴入所述光纖傳感器中的液體池，以及采集所述待測(cè)溶液的紅外吸收光譜，得到第一紅外吸收光譜；

將所述第一紅外吸收光譜與所述計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖譜進(jìn)行對(duì)比分析，以得到所述待測(cè)溶液的具體組份信息。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光纖傳感器系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于，所述將所述第一紅外吸收光譜與所述計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖譜進(jìn)行對(duì)比分析，以得到所述待測(cè)溶液的組份信息的步驟之后還包括：

配制至少3種不同標(biāo)準(zhǔn)體積濃度的所述待測(cè)溶液；

采集上述不同標(biāo)準(zhǔn)體積濃度的所述待測(cè)溶液各自對(duì)應(yīng)的紅外吸收光譜，得到至少3種第二紅外吸收光譜；

通過(guò)所述第二紅外吸收光譜選取所述待測(cè)溶液的特征吸收峰；

計(jì)算建立所述待測(cè)溶液的標(biāo)準(zhǔn)體積濃度與其特征吸收峰面積之間的線性擬合關(guān)系，以得到所述光纖傳感器檢測(cè)所述待測(cè)溶液的檢測(cè)靈敏度。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光纖傳感器系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于，所述計(jì)算建立所述待測(cè)溶液的標(biāo)準(zhǔn)體積濃度與其特征吸收峰面積之間的線性擬合關(guān)系，以得到所述光纖傳感器檢測(cè)所述待測(cè)溶液的檢測(cè)靈敏度的步驟之后還包括：

將未知濃度的所述待測(cè)溶液滴入所述光纖傳感器中的液體池，以及采集所述待測(cè)溶液的紅外吸收光譜，得到第三紅外吸收光譜；

通過(guò)所述第三紅外吸收光譜獲取所述待測(cè)溶液的特征吸收峰面積；

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體積濃度與特征吸收峰面積之間的線性擬合關(guān)系，以計(jì)算所述待測(cè)溶液的實(shí)際體積濃度。